迈克尔逊干涉实验仪

       迈克尔逊光路显示仪巧妙的将迈克尔逊干涉仪的结构原理和丁达尔效应相结合，利用丁达尔效应使迈克尔逊干涉仪中的干涉光路清晰地展现在实验者面前，使实验者能清晰地观察到光路的走向及相互影响，让理论知识不再抽象，解决了实验者只能观察到干涉现象却观察不到光路的问题。该仪器设备应用于学校教学时能够促进学生对干涉理论的理解以及运用干涉原理测量光波长的方法的掌握，从而可以提高教学效果。另外，光路可见使光路调节起来更加方便，光学设备对精度要求很高，各元件位置必须准确且高度协调，所以调节难度较大是普遍存在的一个问题，丁达尔效应使得光路可见，因此在调节过程中，如果光路发生偏折，用肉眼便可及时发现，这样调节起来更有针对性，大大降低了光学器件的调节难度。
（一）研究目的
        使用丁达尔效应，把实验中的不可见光变成可见光。根据理论搭建迈克尔逊干涉实验仪装置，实现对He-Ne激光波长的测量。通过该实验装置，激发学生们的实践能力。
（二）研究内容
       1.两束光线相遇会发生干涉，产生干涉条纹 将半透半反镜以45度垂直于平面摆放，同时将两面反射镜相互垂直摆放，光源从发射器中发出透过半多把反镜分离出两束光，经反射镜反射后，两束光在接收屏上相遇发生干涉基于干涉条纹。通过转动螺旋测微器计算出反射镜移动的距离X2-X1并记录450条左右条纹变化条数，光程差为2（X2-X1）利用光程差和条纹之间的关系来测定光波波长。
        2.将实验和本装置结合，使光束现形本装置采用丁达尔效应，即当粒子小于或近似于入射光波长时会发生光的散射，因此制作一个箱类容器，在里面放置实验元件并注入胶体，达到光路显示的目的。
        3.考虑加入光敏电阻来记量条纹在接收屏上安装光敏电阻，当干涉条纹变化时，电阻值也发生变化，可避免人工数所产生的误差。
        4.测试装置精度对于不同材料产生的条纹进行测量，将测量数据与传统数据相对比，得出测量精度。

（三）国、内外研究现状和发展动态
        迈克尔逊干涉实验仪是一束入射光经过分光镜分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，因为这两束光频率相同、振动方向相同且相位差恒定（即满足干涉条件），所以能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。 国内有对此的相关研究。邢岩等人选取白光作为光源，结合干涉的光学原理和干涉条纹可见度理论，分析了白光迈克尔逊干涉的实验原理，利用Matlab仿真模拟实现了白光迈克尔逊干涉图像可视化。基于此，利用白光干涉的超精度分辨，模拟干涉仪对精细表面形貌信息的提取过程，进而解析白光干涉仪的工作原理。郑文礼等人基于LabVIEW软件开发了一个迈克尔逊干涉实验的虚拟仿真平台，可以对真实的迈克尔逊干涉实验进行模拟仿真，并允许用户进行参数调整以实时可视化仿真结果. 同时，为验证虚拟仿真实验平台的准确性，分别在真实的迈克尔逊干涉仪和虚拟仿真平台上完成测量光波波长实验，对二者实验结果进行对比分析. 此外，还可采用该平台模拟探究光波波长、光波强度、空气薄膜厚度等因素与干涉条纹分布和光强分布的关系.杨景景等人利用改进的半导体激光器作为迈克尔逊干涉仪实验中的He-Ne激光器光源。以独到的设计,半导体激光器使光源张角扩大,扩展等倾干涉区域，在提高了实验效率的同时，降低了实验器材的价格和维护成本。 国外有学者提出了一种用于13.5 nm软X射线辐射的迈克尔逊干涉仪。在使用同步辐射的原理验证实验中对其进行了表征,其中时间相干性被测量为13 fs。薄膜分束膜的曲率由观测到的条纹图导出。这项研究强调了这种迈克尔逊干涉仪在固体密度等离子体研究中的潜在作用,例如使用极端软X射线自由电子激光器。提出了一种利用迈克尔逊干涉仪进行伪Nomarski干涉测量的装置。Chen Yung Kuang等人利用掺铒光纤放大器(EDFA)和相位生成载波(PGC)解调技术，对光放大时分复用偏振不敏感光纤迈克尔逊干涉(PIFOMI)传感器系统进行了实验研究。Gordon G. Shepherd 等人研究了EDFA对光脉冲消光比(ER)和最小相位检测灵敏(MPDS)的影响。描述了一种广角迈克尔逊多普勒成像干涉（WAMDII），旨在使用Spacelab作为平台，测量自然发生的可见区域辐射的高层大气风和温度。它是一种消色差场扩展仪器，具有良好的热稳定性，它采用四个四分之一波相步图像来生成速度、温度和发射速率的完整图像。对于 5 kR 的表观发射率并合并为 85 × 105 像素，所需的曝光时间为 1 秒。描述了概念和基本原理，以及原型仪器的一些制造细节。描述并讨论了使用极光发射的实验室测试和现场测量的结果。
（四）创新点与项目特色
        1.运用丁达尔效应。在光路通过的空间内，注入适量的胶体（洗衣液），使得光线在传播过程中全部穿过胶体，当胶体粒子小于入射光波长，即胶体都具备产生丁达尔效应的条件，以此来达到光路显示的目的。
        2.使用螺旋测微器调整距离。将螺旋测微器固定在反射镜上，通过旋转螺旋测微器和移动反射镜。 （五）技术路线、拟解决的问题及预期成果
      1.技术路线        2.拟解决的问题
     （1）提高仪器精度。经过重新设计的仪器精度会略低。通过采用激光定位、使用高精度的仪器精准测量，减少误差、控制仪器所在地方的环境问题，以此来提高仪器精度。
     （2）光路不可视，通过在仪器内加入介质产生丁达尔效应，使激光可视以此来达到教学和学习的需求
       3.预期成果
     （1）实验仪器一套
     （2）研究报告一份
     （3）争取在省级以上学科竞赛获奖
   （六）项目研究进度安排
      1.2024.05-2024.07:查阅相关资料，设计测量理论。
      2.规划整体布局，初步设计实验装置，优化理论装置结构                 
      3.2024.07-2025.02:搭建实验装置，初步实验，根据实验出现的问题适当修改装置。
      4.2025.02-2025.03:理论与实验结合设计编写计算波长公式。         
      5.2025.03-2025.06:检验实验的精度和稳定性。
      6.总结实验，进一步整理、总结相关数据，撰写研究报告。